Investigation of Tribological Properties of Head, Web and Foot Sections of R260 Rail

Year 2023, , 107 - 114, 31.01.2023

Fatih Bozkurt

https://doi.org/10.47072/demiryolu.1166068

Cited By: 2

Abstract

It is important to know tribological properties of rail and wheel for predicting the service life of both components. In railway, the tribological system is open and the harsh working condition can be seen as the contact stress between rail and wheel is extremely high. The behaviour of the tribological system varies depending on the chosen rail-wheel materials and also third body (water, humidity, lubricant, debris and combination of these elements). The coefficient of friction and wear resistance are strongly dominated by chosen material and its properties. Up to now, a number of researchers focused only on the tribological properties of the head of rail material. Recent experimental study has devoted to investigate the tribological properties of head, web and foot sections of R260 rail, as the mechanical properties of rail changes from the head to the foot of rail. Different sections of R260 rail have been evaluated in terms of microstructural, hardness, tribological and wear resistance properties. According to obtained results of the ball-on-disc wear tests, the highest wear resistance belongs the head of R260 rail as expected. The coefficients of friction of the web, head and foot of R260 have been found as 0.39, 0.35 and 0.38, respectively.

Keywords

Rail wear, tribology, rail material.

Thanks

The author acknowledges Eskişehir Technical University and Eskişehir Osmangazi University for providing an opportunity to conduct experiments and The Turkish State Railways (TCDD Taşımacılık) for material supply.

R260 Rayının Mantar, Gövde ve Taban Kısımlarının Tribolojik Özelliklerinin Araştırılması

Abstract

Ray ve tekerleğin hizmet ömrünü tahmin etmek için her iki bileşenin tribolojik özelliklerini bilmek önemlidir. Demiryolunda tribolojik sistem açıktır ve ray ile tekerlek arasındaki temas gerilimi son derece yüksek olduğundan zorlu çalışma koşulları görülebilir. Tribolojik sistemin davranışı, seçilen ray-tekerlek malzemelerine ve ayrıca üçüncü cisme (su, nem, yağlayıcı, kalıntı ve bu elemanların kombinasyonu) bağlı olarak değişir. Sürtünme katsayısı ve aşınma direnci, seçilen malzeme ve özellikleri tarafından güçlü bir şekilde kontrol edilir. Bu zamana kadar, bir dizi araştırmacı sadece ray mantar malzemesinin tribolojik özelliklerine odaklanmıştır. Bu deneysel çalışma, rayın mekanik özellikleri rayın mantar kısmından tabanına doğru değiştiği için, R260 rayının mantar, gövde ve taban bölümlerinin tribolojik özelliklerinin araştırmasına adanmıştır. R260 rayının farklı bölümleri mikro yapısal, sertlik, tribolojik ve aşınma direnci özellikleri açısından değerlendirilmiştir. Disk üzerinde bilye aşınma testlerinden elde edilen sonuçlarına göre, beklendiği gibi en yüksek aşınma direnci R260 rayının mantar kısmına aittir. R260 rayının mantar, gövde ve taban kısımlarının sürtünme katsayıları sırasıyla 0.39, 0.35 ve 0.38 olarak bulunmuştur.

Keywords

Ray aşınması, triboloji, ray malzemesi.

References

• [1] S. Iwnicki, Handbook of railway vehicle dynamics. Boca Raton: CRC/Taylor & Francis, 2006
• [2] J. P. Srivastava, P. K. Sarkar and V. Ranjan, “Effects of thermal load on wheel–rail contacts: A review,” Journal of Thermal Stresses, Vol. 39, No. 11, pp. 1389–1418, 2016, doi: 10.1080/01495739.2016.1216060
• [3] J. F. Santa, A. Toro, and R. Lewis, “Correlations between rail wear rates and operating conditions in a commercial railroad,” Tribology International, Vol. 95, pp. 5–12, 2016, doi: 10.1016/j.triboint.2015.11.003
• [4] F. Bozkurt and Ü. Er, “Investigation of Tribological Properties of Rail and Wheel Steels,” Metal Science and Heat Treatment, Vol. 62, pp. 405–414, 2020, doi: 10.1007/s11041-020-00575-4
• [5] G. M. Ay and O. N. Çelik, “Investigation of Tribological Properties of Rail and Wheel Steels,” Engineering Science and Technology, an International Journal, Vol. 16, no. 2, pp. 89–95, 2013
• [6] F. H. Çakır and O. N. Çelik, “Effect of Isothermal Bainitic Quenching on Rail Steel Impact Strength and Wear Resistance,” Metal Science and Heat Treatment, Vol. 59, pp. 289–293, 2017, doi: 10.1007/s11041-017-0144-7
• [7] J. Herian and K. Aniotek, “Abrasive wear of railway sections of steel with a different pearlite morphology in railroad switches,” Journal of Achievements of Materials and Manufacturing Engineering, Vol. 43, no. 1, pp. 236–243, 2010
• [8] C. Esveld, Modern Railway Track. TU Delft, MRT Productions, 2001